(57)【要約】  エネルギ消費ゼロで海洋エンジニアリングにおけるエンジンの排ガスを洗浄及び清浄するために海水を用いる方法であって、エンジンの排ガスを洗浄及び清浄システムの洗浄塔（１）に導入するステップと、海水ポンプ（２）で海水を洗浄塔（１）に送るステップと、洗浄塔（１）内において海水でエンジンの排ガスを洗浄するステップと、洗浄後に清浄した排ガス及び洗浄に使用した海水を洗浄及び清浄システムの外に排出するステップとを含み、洗浄に使用した海水を洗浄及び清浄システムの外に排出する前に洗浄に使用した海水の熱エネルギを再利用するステップを行い、熱エネルギを再利用するステップでは、洗浄に使用した海水の熱エネルギが再利用されて海水ポンプ（２）の電力として使用される。この方法では、エンジンの排ガスの未使用の熱が再利用され、熱回収効率が高い。その方法を実施するためのエネルギ消費ゼロで海洋エンジニアリングにおけるエンジンの排ガスを洗浄及び清浄するために海水を使用する設備及び採用される半導体の熱電発電機もまた開示される。
2019519706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギ消費ゼロで海洋エンジニアリングにおけるエンジンの排ガスを洗浄及び清浄するために海水を用いる方法であって、該方法は、
前記エンジンの排ガスを洗浄及び清浄システムの洗浄塔に導入するステップと、
海水ポンプで海水を前記洗浄塔に送るステップと、
前記洗浄塔内において前記海水で前記エンジンの排ガスを洗浄するステップと、
洗浄後に清浄した排ガス及び洗浄に使用した海水を前記洗浄及び清浄システムの外に排出するステップと
を含み、前記洗浄に使用した海水を前記洗浄及び清浄システムの外に排出する前に前記洗浄に使用した海水の熱エネルギを再利用するステップを行い、該熱エネルギを再利用するステップでは、前記洗浄に使用した海水の前記熱エネルギが再利用されて前記海水ポンプの電力として使用される、方法。
【請求項２】
前記洗浄に使用した海水の前記熱エネルギが再利用されて前記海水ポンプの電力として使用されるステップでは、前記洗浄に使用した海水と環境海水との間の温度差を利用して電気エネルギを発生させ、発生した該電気エネルギが前記海水ポンプの電力として使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記洗浄に使用した海水の熱エネルギを再利用するステップでは、前記熱エネルギが加熱及び/又は冷却及び/又は海水淡水化のために使用され、それにより海洋施設の元々の電力システムの負荷が低減されて電力を節約し、節約された前記電力が海洋施設の前記電力システムを介して送電されて前記海水ポンプの電力として使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記温度差を利用して電気エネルギを発生させ、発生した該電気エネルギが前記海水ポンプの電力として使用されるステップでは、前記海水ポンプの海水流量を調節するために熱電発電で発生された電気量が使用されて、海水による前記洗浄及び清浄システムの安定かつ等温自己運転を実現する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法を実施するためのエネルギ消費ゼロで海洋エンジニアリングにおけるエンジンの排ガスを洗浄及び清浄するために海水を使用する設備であって、該設備は、洗浄塔（１）と、海水ポンプ（２）と、熱エネルギ利用ユニット（３）と、電気制御装置（４）とを含み、前記海水ポンプ（２）の海水出口は前記洗浄塔の海水入口に接続され、前記洗浄塔（１）の洗浄水出口は前記熱エネルギ利用ユニット（３）の洗浄水入口に接続され、前記熱エネルギ利用ユニット（３）の洗浄水排出口は洗浄装置の水排出口と連通され、前記熱エネルギ利用ユニット（３）は前記電気制御装置（４）に電気的に接続され、前記電気制御装置（４）は前記海水ポンプ（２）に電気的に接続されている、設備。
【請求項６】
前記熱エネルギ利用ユニット（３）は半導体の熱電発電機であり、前記電気制御装置（４）は、起動電源に接続されたスイッチ制御装置及び/又は海洋施設の電力システムに接続された制御装置である、請求項５に記載の設備。
【請求項７】
前記海水ポンプ（２）は、入力された電力に基づいて流量を調整可能なモータポンプである、請求項５に記載の設備。
【請求項８】
前記熱エネルギ利用ユニット（３）は、船舶の油タンク用の加熱及び保温装置、並びに／又は臭化リチウム冷蔵装置、並びに/又は海水淡水化装置のみで構成され、前記電気制御装置（４）は、海洋施設の電力システムに接続された制御装置である、請求項５に記載の設備。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか一項に記載の設備を有する海洋船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギ消費ゼロで海洋エンジニアリングにおけるエンジンの排ガスを洗浄及び清浄するために海水を用いる方法及び設備に関し、それは海洋船舶及び海上プラットフォームなどの海洋エンジニアリングの動力設備から排出される排ガスの後処理に適用可能であり、海洋エンジニアリングとクリーンエネルギの技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
近年、船舶による大気汚染防止のための国連条約の低硫黄令の実施と、海上輸送におけるエネルギ効率の改善及び炭素排出量の削減という一般的な要件との間に矛盾が生じている。益々多くの区域が義務的に低硫黄令を実施することを必要とされている。低硫黄燃料が代わりに使用される場合、石油精製業は、大量の低硫黄燃料の抽出により、炭素排出量を大幅に増加させる必要がある。低硫黄燃料に代えて排ガス洗浄（ＥＧＣ）技術を使用する場合、総エネルギ消費は大きくなく、炭素排出量の増加は低硫黄燃料での燃料精製業のものよりはるかに小さいが、船舶についてはＥＧＣのエネルギ消費は正味の増加であるため、ユーザは船舶のエネルギ効率設計指標（ＥＥＤＩ）を懸念する。一方で、船舶の内燃機関の排ガスの未使用の熱エネルギは、燃料の全熱エネルギの約３分の１であるが、船舶の既存の排熱回収ボイラでは非効率的な気固伝熱方式が一般的に採用されており、非常に小さな効果しかもたらさない。排ガスの熱回収効率を向上させる方法に関する課題を解決することは、長年に渡って人々に期待されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、既存のＥＧＣ技術のエネルギ消費による船舶の低いエネルギ効率設計指標の欠点を克服し、海洋船舶及び海上プラットフォームなどの海洋エンジニアリング施設について、ゼロエネルギ消費で海洋エンジニアリングにおけるエンジンの排ガスを洗浄及び清浄するために海水を使用する方法及び設備を提供することである。本発明では、エンジンの排ガスを洗浄及び清浄するのと同時に未使用の熱エネルギが再利用され、ＥＧＣのエネルギ消費量はほぼゼロ又はマイナスでさえあるので、低炭素の方式で海洋船舶において低硫黄令が実行されることができ、船舶のエネルギ効率設計指標は下がらずに改善さえされる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のエネルギ消費ゼロで海洋エンジニアリングにおけるエンジンの排ガスを洗浄及び清浄するために海水を用いる方法は、以下のようなステップを含む。
【０００５】
エネルギ消費ゼロで海洋エンジニアリングにおけるエンジンの排ガスを洗浄及び清浄するために海水を用いる方法は、
エンジンの排ガスを洗浄及び清浄システムの洗浄塔に導入するステップと、
海水ポンプで海水を洗浄塔に送るステップと、
洗浄塔内において海水でエンジンの排ガスを洗浄するステップと、
洗浄後に清浄した排ガス及び洗浄に使用した海水を洗浄及び清浄システムの外に排出するステップと
を含み、洗浄に使用した海水を洗浄及び清浄システムの外に排出する前に洗浄に使用した海水の熱エネルギを再利用するステップを行い、熱エネルギを再利用するステップでは、洗浄に使用した海水の熱エネルギが再利用されて海水ポンプの電力として使用される。
【０００６】
好ましい実施形態を以下に示す。
【０００７】
洗浄に使用した海水の熱エネルギが再利用されて海水ポンプの電力として使用されるステップでは、洗浄に使用した海水と環境海水との間の温度差を利用して電気エネルギを発生させ、発生した電気エネルギが海水ポンプの電力として使用される。
【０００８】
洗浄に使用した海水の熱エネルギを再利用するステップでは、熱エネルギが加熱及び/又は冷却及び/又は海水淡水化のために使用されるので、海洋施設の元々の電力システムの負荷が低減されて電力が節約され、節約された電力は海洋施設の電力システムを介して送電されて海水ポンプの電力として使用される。
【０００９】
温度差を利用して電気エネルギを発生させ、発生した電気エネルギが海水ポンプの電力として使用されるステップでは、海水ポンプの海水流量を調節するために熱電発電で発生された電気量が使用されて、海水による洗浄及び清浄システムの安定かつ等温自己運転を実現する。
【００１０】
本発明のエネルギ消費ゼロで海洋エンジニアリングにおけるエンジンの排ガスを洗浄及び清浄するために海水を使用する設備の技術的解決法を以下に示す。
【００１１】
本発明の方法を実施するためのエネルギ消費ゼロで海洋エンジニアリングにおけるエンジンの排ガスを洗浄及び清浄するために海水を使用する設備は、洗浄塔と、海水ポンプと、熱エネルギ利用ユニットと、電気制御装置とを含み、海水ポンプの海水出口は洗浄塔の海水入口に接続され、洗浄塔の洗浄水出口は熱エネルギ利用ユニットの洗浄水入口に接続され、熱エネルギ利用ユニットの洗浄水排出口は洗浄装置の水排出口と連通され、熱エネルギ利用ユニットは電気制御装置に電気的に接続され、電気制御装置は海水ポンプに電気的に接続されている。
【００１２】
好ましい実施形態を以下に示す。
【００１３】
熱エネルギ利用ユニットは半導体の熱電発電機であり、電気制御装置は、起動電源に接続されたスイッチ制御装置及び/又は海洋施設の電力システムに接続された制御装置である。
【００１４】
海水ポンプは、入力された電力に基づいて流量を調整可能なモータポンプである。
【００１５】
熱エネルギ利用ユニットは、船舶の油タンク用の加熱及び保温装置、並びに／又は臭化リチウム冷蔵装置、並びに/又は海水淡水化装置のみで構成され、電気制御装置は、海洋施設の電力システムに接続された制御装置である。
【００１６】
本発明のエネルギ消費ゼロで海洋エンジニアリングにおけるエンジンの排ガスを洗浄及び清浄するために海水を使用する方法及び設備の技術原理及び効果を、以下に記載する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、エンジンの排ガスの未使用の熱を再利用するために気液固伝熱方式が採用される。すなわち、排ガスの熱が洗浄に使用した海水に加えられ、次に洗浄に使用した海水の熱が熱再利用装置に伝えられ、そのため熱回収効率が高い。本発明では、低温熱源の適切な利用方式が採用され、放出低減及び低エネルギ消費の高効率の結果が海水洗浄方法において達成される。したがって、本発明では、エンジンの排ガスが洗浄及び清浄されるのと同時に未使用の熱エネルギを再利用することができるので、海水洗浄のＥＧＣシステムのエネルギ消費量はほぼゼロ又はマイナスでさえあり得る。そのため、低硫黄令は低炭素の方式で海洋船舶において実施されることができ、船舶のエネルギ効率設計指標は低下せずに改善さえされる。したがって、本発明は顕著な技術的効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
図面での参照番号に対応する構成要素又は構造の名称は、下記で提供される。
【図１】本発明のエネルギ消費ゼロで海洋エンジニアリングにおけるエンジンの排ガスを洗浄及び清浄するために海水を使用する方法の実施例を示す概略図である。
【図２】本発明のエネルギ消費ゼロで海洋エンジニアリングにおけるエンジンの排ガスを洗浄及び清浄するために海水を使用する設備の実施例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面及び実施例を組み合わせて、本発明のエネルギ消費ゼロで海洋エンジニアリングにおけるエンジンの排ガスを洗浄及び洗浄するために海水を使用する方法及び設備に関する更なる説明を以下に示す。
【実施例１】
【００２０】
これは、本発明のエネルギ消費ゼロで海洋エンジニアリングにおけるエンジンの排ガスを洗浄及び清浄するために海水を使用する方法の基本的な実施例である。図１に示すように、この方法は、
エンジンの排ガスを洗浄及び清浄システムの洗浄塔に導入するステップと、
海水ポンプで海水を洗浄塔に送るステップと、
洗浄塔内において海水でエンジンの排ガスを洗浄するステップと、
洗浄後に清浄した排ガス及び洗浄に使用した海水を洗浄及び清浄システムの外に排出するステップと、
を含み、洗浄に使用した海水を洗浄及び清浄システムの外に排出する前に洗浄に使用した海水の熱エネルギを再利用するステップを行い、熱エネルギを再利用するステップでは、洗浄に使用した海水の熱エネルギが再利用されて海水ポンプの電力として使用される。
【実施例２】
【００２１】
これは実施例１に基づく実施例である。洗浄に使用した海水の熱エネルギが再利用されて海水ポンプの電力として使用されるステップでは、洗浄に使用した海水と環境海水との間の温度差を利用して電気エネルギを発生させ、発生した電気エネルギが海水ポンプの電力として使用される。
【００２２】
更なる実施例では、温度差を利用して電気エネルギを発生させ、発生した電気エネルギが海水ポンプの電力として使用されるステップでは、海水ポンプの海水流量を調節するために熱電発電で発生された電気量が使用されて、海水による洗浄及び清浄システムの安定かつ等温自己運転を実現する。
【実施例３】
【００２３】
これは、実施例１に基づく別の実施例である。洗浄に使用した海水の熱エネルギを再利用するステップにおいて、熱エネルギが加熱に使用される。
【００２４】
別の実施例では、洗浄に使用した海水の熱エネルギを再利用するステップにおいて、熱エネルギが冷蔵に使用される。
【００２５】
別の実施例では、洗浄に使用した海水の熱エネルギを再利用するステップにおいて、熱エネルギが海水淡水化に使用される。
【００２６】
上記のすべての実施例では、海洋施設の元々の電力システムの負荷が低減されて電力を節約し、節約された電力は海洋施設の電力システムを介して送電されて、海水ポンプの電力として使用される。このようにして、洗浄に使用した海水の熱エネルギが再利用されて海水ポンプの電力として使用される目的がまた、実現されることができる。
【実施例４】
【００２７】
これは、本発明のエネルギ消費ゼロで海洋エンジニアリングにおけるエンジンの排ガスを洗浄及び清浄するために海水を使用する方法を実施するための、エネルギ消費ゼロで海洋エンジニアリングにおけるエンジンの排ガスを洗浄及び清浄するために海水を使用する設備の基本的な実施例である。図２に示されるように、この設備は、洗浄塔１と、海水ポンプ２と、熱エネルギ利用ユニット３と、電気制御装置４とを含み、海水ポンプ２の海水出口は洗浄塔の海水入口に接続され、洗浄塔１の洗浄水出口は熱エネルギ利用ユニット３の洗浄水入口と接続され、熱エネルギ利用ユニット３の洗浄水排出口は洗浄装置の水排出口と連通され、熱エネルギ利用ユニット３は電気制御装置４と電気的に接続され、電気制御装置４は海水ポンプ２と電気的に接続されている。
【００２８】
更なる実施例では、熱エネルギ利用ユニット３は、熱電発電機３.１と熱交換器３.２とを含む。海洋エンジニアリングのエンジン５から排出された排ガスは、洗浄塔１に導入され、洗浄及び清浄された後に、清浄した排ガスの排出口７を通して排出される。海水は、海水を入れるための船の下部ゲート６を通り、排ガスを洗浄するために海水ポンプ２によって洗浄塔１に送られる。排ガス洗浄で加熱された、洗浄に使用した熱い海水は、熱エネルギ利用ユニット３を通り、洗浄に使用した海水の排出口８から排出される。熱エネルギ利用ユニット３は、電気回路９によって電気制御装置４に電気的に接続されている。電気制御装置４は、電気回路１０によって海水ポンプ２に電気的に接続されている。洗浄及び洗浄のための海水を使用する設備全体が、船倉１１に設置される。
【実施例５】
【００２９】
これは、実施例４に基づく更なる実施例である。熱エネルギ利用ユニットは、半導体の熱電発電機３.１を含み、電気制御装置４は、起動電源に接続されたスイッチ制御装置である。半導体の熱電発電機３.１は、直列及び並列に接続された複数グループの半導体の熱電発電モジュールのみで構成される。組み合わされる発電モジュールの数は、定格条件下で発生する電流及び電圧を海水ポンプの定格出力と一致させることによって決められる。図２に示すように、半導体の熱電発電機３.１の高温側は、熱的に近くなるようにして洗浄塔１から排出される洗浄水の配管に取り付けて構成されており、半導体の熱電発電機３.１の低温側は、熱的に近くなるようにして船舶の鋼板に取り付けて構成されており、それにより洗浄に使用した海水と環境海水との温度差を利用して電気エネルギを発生させることができる。発生した電気エネルギは、電気制御装置４を通じて海水ポンプ２を駆動するために使用される。電気制御装置４は起動電源に接続され、ＥＧＣシステムの低温始動を実現する。別の実施形態では、半導体の熱電発電機３.１の低温側は、熱的に近くなるようにして海水パイプに取り付けて構成される。
【００３０】
別の実施例では、電気制御装置４は海洋施設の電力システムに接続された制御装置であり、それにより熱電発電機で発生した電気エネルギは、電気制御装置を通じて海洋施設の電力システムに入れられ、海洋施設の電力システムの制御装置を通じて海水ポンプを駆動するために使用される。
【００３１】
別の実施例では、海水ポンプ２は、入力された電力に基づいて流量を調整可能なモータポンプであり、そのため熱電発電で発生した電気量は、海水ポンプの海水流量を調整するために使用されて負のフィードバックシステムを形成することができる。洗浄に使用した海水の温度が上昇した場合、熱電発電の電力が増加し、海水ポンプの流量が増加して、洗浄に使用した海水の増加は洗浄に使用した海水の温度低下をもたらす。このようにして、海水による洗浄及び清浄システムの安定した等温自己運転が実現される。
【実施例６】
【００３２】
これは、実施例４に基づく更なる実施例である。熱エネルギ利用ユニット３に含まれる熱交換器３.２は、船舶の油タンクのための加熱及び保温システムのための熱源を提供する。
【００３３】
別の実施例では、熱エネルギ利用ユニット３に含まれる熱交換器３.２は、冷蔵システムのための熱源を提供する。
【００３４】
別の実施例では、熱エネルギ利用ユニット３に含まれる熱交換器３.２は、海水淡水化システムのための熱源を提供する。
【００３５】
電気制御装置４は、海洋施設の電力システムに接続された制御装置である。上記の実施例では、船舶の元々の暖房システム、冷蔵システム及び海水淡水化システムは、洗浄に使用した海水から再利用された熱エネルギを使用するので、海洋施設の元々の電力システムの負荷を低減して電力を節約することができ、節約された電力が送電されて海水ポンプの電力として使用される。このようにして、洗浄に使用した海水の熱エネルギを再利用して海水ポンプの電力として使用するという目的が実現されることができる。
【００３６】
保護される本発明の特許請求の範囲は、上記の実施例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３７】
１      洗浄塔
２      海水ポンプ
３      熱エネルギ利用ユニット
３．１  熱電発電機
３．２  熱交換器
４      電気制御装置
５      海洋エンジニアリングのエンジン
６      海水を入れるための下部ゲート
７      清浄した排ガスの排出口
８      洗浄に使用した海水の排出口
９      熱エネルギ利用ユニットと電気制御装置を接続する電気回路
１０    電気制御装置と海水ポンプを接続する電気回路
１１    船倉
【図１】
2019519706.tif 000003
【図２】
2019519706.tif 000004
【国際調査報告】
2019519706.tif 000005
2019519706.tif 000006
2019519706.tif 000007
2019519706.tif 000008